DIFICULTADES Y ESTRATEGIAS PARA LA ENSEÑANZA DEL CONCEPTO DE ENERGÍA
Pacca, JesuínaLopes de Almeida1 y Henrique, Kátia Ferreira2
1 Instituto de Física da Universidade de São Paulo, SP. Brasil.
2 Colegio Friburgo. Brasil.
jesuí[email protected] [email protected]
Resumen. En este trabajo buscamos comprender las difi cultades de estudiantes y profesores al tratar problemas que involucran el concepto de energía, aportando sugerencias para la conducción, a nivel de enseñanza media, de tareas en el aula que puedan enfrentar los confl ictos cognitivos y contribuyendo a la reestructuración de las concepciones de sentido común.
Palabras clave. Concepto de energía, energía en el sentido común, estrategias de enseñanza, confl icto cognitivo.
Summary. In this work we try to achieve a better understanding of the diffi culties students and teachers are faced with when dealing with problems which involve the concept of energy. Our analysis suggests strategies to conduct activities which can help students to overcome their cognitive confl icts.
Keywords. Concept of energy, energy in the common sense, strategies for teaching, cognitive confl ict in the classroom.
DIDÁCTICAS
Uno de los resultados señalados por las diversas inves- tigaciones en enseñanza de las ciencias habla respecto de las difi cultades de los estudiantes en comprender el concepto de energía y en utilizar su principio de conser- vación en el análisis de fenómenos físicos (Grimelini- Tomasini et al., 1993; Driver et al., 1985; Duit, 1981).
Las difi cultades también han sido encontradas por los profesores en la planifi cación de estrategias adecuadas capaces de enfrentar las características más comunes del pensamiento de sentido común en el proceso de cons- trucción del conocimiento científi co en el aula.
Con ese trabajo creemos contribuir a la busca de solucio- nes de ambos problemas. Así, analizamos, a la luz de es- tudios sobre concepciones y modos de pensar del sentido común, la naturaleza de las difi cultades que se pueden en- contrar en la construcción del concepto de energía. El tra- bajo se centra en dos episodios que ocurrieron en un curso de perfeccionamiento de profesores, donde se procuraba elaborar una planifi cación pedagógica para enseñar ese contenido. Las estrategias utilizadas en el curso, expli- citadas en forma de cuestiones y problemas específi cos, resaltan el contenido esencial y revelan las difi cultades más comunes vinculadas a formas de concebir del sentido común, sugiriendo un nuevo enfoque para el tratamiento del concepto de energía en la enseñanza media.
La elaboración de estrategias a partir de resultados de investigaciones sobre concepciones de los estudiantes ha recibido, recientemente, más atención. Así, por ejemplo, Gircoreano (2001) elaboró una secuencia de actividades a partir de las barreras conceptuales constituidas por los modelos de sentido común en óptica. Las actividades propuestas, esencialmente experimentales, fueron pla- nifi cadas de modo que proporcionasen a los estudiantes la oportunidad de reestructurar sus concepciones previas sobre la luz y la visión. Viennot (1997), por su parte, se refi ere a estrategias de enseñanza que fundamentan la elección de actividades, también en óptica, a partir de modelos de sentido común. Una de las estrategias pro- puestas consiste en usar una idea de sentido común como un paso intermedio para la comprensión de la refl exión difusa de la luz. En el mismo trabajo, relata un episodio de enseñanza en el cual la estrategia propuesta tiene el objetivo de crear un confl icto cognitivo con relación a las concepciones de luz y de visión.
Los episodios que discutimos en este artículo revelan el potencial tanto de la utilización de analogías en la construcción del concepto de energía potencial gravita- toria como de estrategias que buscan provocar confl ictos conceptuales en los alumnos en el proceso de análisis de fenómenos a través de la conservación de la energía.
EL CONCEPTO DE ENERGÍA: ENTRE LAS PERSPECTIVAS CIENTÍFICA Y DE SENTIDO COMÚN
A partir del análisis de los resultados de varios trabajos sobre las concepciones de energía de los estudiantes y
de sentido común de un modo general (Trumper et al., 1993; Hierrezuelo et al., 1990; Lijnse, 1990; Bliss y Og- born 1985; Driver et al., 1985; Solomon, 1985), extraji- mos tres ideas fundamentales asociadas a la energía:
– Energía - causa/fuente: energía como un agente causal, como algo que los cuerpos poseen que los capacita para realizar alguna acción, producir cambios, transformacio- nes en el ambiente. Así, el carbón, el sol, la electricidad tienen energía, pues, por sí mismos, provocan la acción de iluminar, calentar, mover, etc.
– Energía - movimiento/acción: la energía se hace concreta en la actividad explícita de un objeto en movimiento. Así, por ejemplo, los cuerpos que se mueven tienen energía.
– Energía - sustancia: la energía es algo que tiene existen- cia casi material y puede almacenarse dentro de los obje- tos. Así, por ejemplo, cuando se habla de que la comida y el carbón tienen energía almacenada, se sugiere muchas veces la idea de una sustancia activa. El propio lenguaje frecuentemente usado con relación a la energía –gastar energía, producir energía, la energía desaparece– sugie- re la idea de algo concreto, con existencia real como un objeto. En todas esas ideas, la energía está incorporada/
integrada, de algún modo, a un cuerpo y, en función de la situación, se puede privilegiar una de ellas.
Tales concepciones están relacionadas con tendencias del pensar (Santos, 1991) propias de la perspectiva espontá- nea de sentido común y están en la raíz de los mayores obstáculos al aprendizaje de la teoría física que trata de la transformación o conservación de la energía. Así, por ejemplo, al tratar ese concepto en el aula, se ha constata- do que los estudiantes cometen sistemáticamente ciertos errores, relacionados con contenidos fundamentales del concepto en cuestión, tales como:
a) interpretar los fenómenos en términos de propiedades absolutas o cualidades intrínsecas a un objeto en detrimento de posibles interacciones entre elementos de un sistema;
b) buscar o atribuir causas a cualquier acción o movi- miento observado en un fenómeno cualquiera;
c) materializar o substancializar entidades abstractas, que son poco comprendidas.
Expresiones tales como energía del cuerpo, fuerza del cuerpo, calor del cuerpo tienen un signifi cado equi- valente en lo que se refi ere a un poder especial de los cuerpos, esto es, revelan un modo de ver la realidad y de interpretar los fenómenos según una perspectiva local, focalizada en un único cuerpo, a partir de la observación de algunas de sus características, así como de las accio- nes y de los efectos sentidos por él.
Con todo, estudios históricos de Kuhn (1989), Elkana (1974) y otros muestran que el concepto de energía emergió en la física, a mediados del siglo xix, cuando varias personas, en las diversas áreas del conocimiento, fueron capaces de percibir que, detrás de las diferentes INTRODUCCIÓN
«conversiones» observadas, existía algo –una fuerza, un poder de la naturaleza– que, al transformarse, se con- servaba. Es decir, el concepto de energía sólo adquirió signifi cado cuando se focalizó en su conservación, hecho fundamental, en ese proceso, para la comprensión de la transformación que ocurre en los sistemas físicos.
Siendo así, desde un punto de vista clásico, el concepto físico de energía solamente tiene signifi cado si es consi- derado en el contexto de transformación o conservación y, por lo tanto, asociado a una concepción más amplia del espacio en el cual tienen lugar las interacciones que se tienen en cuenta para un determinado sistema donde los procesos de transformación deben dar cuenta de la propia conceptualización de la energía.
En otras palabras, la descripción e interpretación de los fenómenos físicos a través de la transformación y conservación de energía involucran, principalmente, la observación de interacciones físicas, la delimitación de sistemas de cuerpos o sistemas físicos y la caracteriza- ción de los estados de esos sistemas; además de eso, esa interpretación debe considerar que las cantidades físicas que caracterizan tales estados pueden depender de refe- rencias adoptadas arbitrariamente.
La distancia que se coloca, pues, entre esa perspectiva espontánea y la perspectiva científi ca, al analizar los fenómenos físicos es patente: a) visión local, propia del razonamiento de sentido común, que se opone a la idea de sistemas de cuerpos y de interacciones físicas; b) la concepción de las magnitudes físicas como cualidades intrínsecas a los cuerpos, que se opone a la idea de can- tidades que dependen de cuerpos en interacción y de referencias elegidas arbitrariamente.
DIFICULTADES EN LA CONSTRUCCIÓN DEL CONCEPTO DE ENERGÍA Y ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA
En base al análisis que acabamos de hacer, estudiamos dos episodios que tuvieron lugar en un curso de perfec- cionamiento de profesores. Las situaciones analizadas nos permitieron identifi car algunas de las difi cultades que pueden surgir en el aula, en virtud de las distancias entre el pensamiento de sentido común y el pensamiento científi co. Al mismo tiempo, pudimos vislumbrar nuevos enfoques para el tratamiento de la energía en la ense- ñanza media así como posibles estrategias de enseñanza.
Como mostraremos, pudimos localizar difi cultades que pueden surgir en la construcción del concepto de energía potencial gravitatoria y en el análisis mismo de los fenó- menos a través de la conservación o transformación.
El curso de perfeccionamiento de profesores Los casos que estudiaremos se refi eren a situaciones ocurridas en un curso de perfeccionamiento de profeso- res de física de enseñanza media, ofrecido en el Instituto de Física de la Universidad de Sao Paulo.
En ese curso participaron inicialmente 24 profesores, en reuniones semanales de cuatro horas durante dos años. El curso, constituido por cuatro módulos –los tres primeros enfocando las leyes de Newton y el cuarto, las leyes de conservación en mecánica–, se caracterizó, básicamente, por la búsqueda de comprensión de las difi cultades de los estudiantes (y de los profesores) en relación con los contenidos involucrados en esas leyes y, también, por la búsqueda de una secuencia de actividades que, partiendo del conocimiento previo y de las difi cultades de los su- jetos, tuviesen el objetivo de llevar a los estudiantes a la reconstrucción gradual de sus concepciones.
En las reuniones, los profesores discutían problemas de física previamente seleccionados y, a partir de esos problemas y de la aplicación de otros análogos en sus clases, los participantes examinaban los puntos esencia- les de los contenidos involucrados, las concepciones de los estudiantes relacionados con éstos y las difi cultades fundamentales para el aprendizaje. Este análisis culmi- naba, al fi nal de cada módulo, con la elaboración de un plan de clase individual y personal en el cual aquellas informaciones daban origen a la organización y selec- ción de actividades específi cas para tratar el contenido en las clases.
Naturalmente, ese proceso implicó la reestructuración de la concepción del profesor no sólo respecto a su activi- dad docente, sino también de los propios contenidos de física estudiados.
Los profesores participantes en el curso eran todos for- mados en profesorado de física, ocho entre ellos se esta- ban preparando para actuar como multiplicadores. Desde nuestro punto de vista, el hecho de que los profesores se mostrasen dispuestos a pensar la física y revisar sus propias concepciones contribuyó a que pudiesen emer- ger las difi cultades en la construcción de los conceptos, creando un ambiente propicio para la profundización de nuestras investigaciones.
Los episodios que analizaremos ocurrieron en el cuarto módulo del curso, en las reuniones con los ocho partici- pantes-multiplicadores. De hecho, fueron extraídos de la discusión de un problema que se mostró muy útil para evidenciar las difi cultades en la comprensión y aplica- ción del concepto de energía. Relatamos las discusiones que ocurrieron entre los profesores al mismo tiempo en que llevábamos adelante nuestro análisis de las ideas allí manifestadas, presentando, en algunos momentos las propias expresiones de los profesores. Así, los ejemplos presentados constituyen la comprensión general de ese grupo; éstos se manifestaron durante las discusiones con la participación de todos.
Episodio 1: Un soporte para la energía potencial Se presentó a los profesores un problema bastante co- mún cuando se enseña mecánica:
«Imagine el fenómeno físico en el que una pelota cae sobre una balanza de resortes (Fig. 1). Considerando
la energía involucrada en ese fenómeno, explica el comportamiento de la pelota y del resorte a lo largo del proceso.»
En el intento de explicar el movimiento de la pelota y su choque con la balanza, los profesores utilizaron el con- cepto de energía a través de la expresión:
«La pelota, en la situación inicial, tiene energía potencial gravitatoria almacenada, por encontrarse a cierta altura sobre el nivel de la superfi cie de la Tierra.»
Esa afi rmación no despierta ninguna sospecha en cuan- to a las concepciones de sentido común, y además se encuentra con frecuencia en los libros de texto. Puede tratarse simplemente de una forma de expresión. Sin embargo, las discusiones que siguieron mostraron que detrás de ella estaba presente la concepción de energía como propiedad intrínseca de la pelota, independiente- mente de su contexto físico, y asociada a la necesidad de materializar entidades abstractas y localizarlas en los objetos.
Con el objetivo de llevar a los profesores a percibir que la energía gravitatoria está asociada a la interacción gra- vitatoria, se puso a los profesores frente a un confl icto con otra cuestión cuyo análisis involucraba la aplicación del teorema de la energía cinética:
«Si consideramos que la pelota se levanta hasta la altura inicial con velocidad constante, es decir, que la fuerza hacia arriba tiene la misma intensidad que la fuerza gravitacional (Fig. 2), la energía cinética de la pelota es constante. ¿Cuánto vale, entonces, el trabajo resultante sobre la pelota, en ese proceso?»
La respuesta obtenida inmediatamente fue que el trabajo era nulo.
Los profesores asociaban, aunque utilizando un forma- lismo matemático, trabajo realizado sobre un cuerpo con variación de energía del mismo y, al mismo tiempo, entendían que un cuerpo que sube respecto de la super- fi cie de la Tierra gana necesariamente energía potencial gravitatoria, por estar ganando altura. Así, cayeron en una paradoja: la energía potencial se calcula por la ex- presión mgh –lo que sugiere que es la pelota de masa m, que se encuentra a la altura h, que posee esa cantidad de energía– pero, al mismo tiempo, el trabajo resultante de las fuerzas que actúan es nulo porque la velocidad no varía. ¿Cuál sería el error en esas ideas?
En la fórmula mgh, todas las variables parecen ser propie- dades de la pelota y, en la fórmula del trabajo resultante, las fuerzas no son asociadas a las respectivas interacciones.
En ese momento, todos los profesores participantes del curso reconocieron el confl icto, el cual revelaba difi cul- tades en relación con la conservación de la energía en un proceso de transformación. Delante de esta situación confl ictiva, se encaminó la discusión del problema con la ayuda de una analogía.
Ubicando el confl icto cognitivo
Parece que la difi cultad más importante radica en la au- sencia de un soporte material para la energía; más exacta- mente en la concepción de fuerza gravitatoria y de campo gravitatorio. Con esta hipótesis se encaró el problema con la discusión de otra situación física en la cual se concretizó la interacción presente en el fenómeno en un resorte.
Los profesores fueron llevados a considerar el caso de dos bloques unidos por un resorte y separados de tal ma- nera que éste se deforma (Fig. 3).
Explorando aún más la analogía con el fenómeno del cuerpo que se aleja de la Tierra, se sugirió, después de alguna discusión, que se considerase primero uno de los dos bloques con una masa mucho mayor que el otro, y después, el conjunto en disposición vertical, con el bloque de masa mayor apoyado (Fig. 4).
Figura 3
¿Dónde se encuentra la energía potencial?
Figura 4 Figura 1
Describe el fenómeno considerando la energía involucrada.
Figura 2
Si el trabajo resultante es nulo, ¿cómo puede la pelota ganar energía?
P→ F→
El término energía potencial elástica fue rápidamente sugerido por los profesores –todavía sin demasiadas referencias a su signifi cado físico en el conjunto.
En este punto, se hizo la pregunta: después que el resorte se deforma, ¿dónde se encuentra la energía potencial elástica? Los profesores respondieron que estaría alma- cenada en el resorte y no en uno de los bloques (o en los dos), como podría esperarse si se hiciese una relación con la pelota de la fi gura 2.
La discusión de esa cuestión podría llevar a pensar que el resorte estaría, en cierto modo, sirviendo de soporte para la energía, concretizando la interacción y haciendo el mismo papel del campo gravitatorio, porque sin resorte no hay fuerza elástica, así como, sin interacción o sin campo, no hay fuerza gravitatoria. Así, a partir de esa discusión, aun- que con una simplifi cación muchas veces indebida, quedó clara la analogía y la relación entre las diferentes situacio- nes. Se llegó a la idea de energía asociada al campo, en virtud de la interacción de éste con la pelota o, más aún, a la idea de la energía asociada al sistema Tierra-pelota debido a la interacción gravitacional entre los dos cuerpos, lo que tampoco había sido explicitado anteriormente.
La analogía se mostró fundamental para la comprensión de las difi cultades involucradas en la resolución del pro- blema en cuestión, al traernos la duda: ¿Por qué, para el sentido común, en el primer caso, la energía debería es- tar almacenada en la pelota, mientras que, en la segunda situación, estaría en el resorte?
La analogía como estrategia: la búsqueda de atri- butos correspondientes
Atribuir energía al resorte es un razonamiento más espon- táneo que atribuirla al campo gravitatorio; al fi n y al cabo, el resorte tiene existencia material –aunque su masa haya sido despreciada. El concepto físico de campo y fuerza gravitatoria (a distancia, sin contacto) ya es complejo y abstracto para el sentido común: el campo es una entidad abstracta en el sentido de que no es directamente accesible a los sentidos. De hecho, es apenas un modelo a través del cual se interpreta la interacción gravitatoria (en el caso del problema analizado). Así, la energía está siendo atribuida a los cuerpos con masa, como si fuese una pro- piedad intrínseca al cuerpo –muy lejos, por lo tanto, de una cantidad física que depende de interacciones físicas y referenciales arbitrariamente elegidas.
Esa tendencia a la materialización de las cantidades y entidades físicas es reforzada por la propia forma a tra- vés de la cual el contenido es tradicionalmente abordado en la escuela. Así, por ejemplo, la fuerza de interacción gravitatoria es tratada como mg, lo que sugiere que el peso es una propiedad del cuerpo de masa m, ya que g se considera apenas como aceleración (de la gravedad) –un valor que se supone que es constante y aproxima- damente igual a 10 m/s², sugiriendo fuertemente algún
movimiento natural del cuerpo. Lo mismo ocurre con la energía potencial gravitatoria que, defi nida y calculada como Ph o mgh, que conduce a la idea de que se trata de una propiedad del cuerpo de masa m que se encuentra a una altura h. Estos dos conceptos –peso y energía po- tencial– aparecen casi siempre asociados a situaciones estáticas, sin apuntar a algo en potencial, por ejemplo, el movimiento.
Por otro lado, en el caso del resorte, el cálculo de la energía del sistema no depende de una característica del cuerpo de masa m; por lo tanto, no se la ve en el bloque de menor masa (o en los dos), toda vez que la expresión utilizada para la determinación de la energía elástica kx²/2 no involucra masas, sólo la constante elástica que es propia del resorte. También por esa razón, y no sólo por la naturaleza material y elástica del resorte, es natu- ral que se conciba la energía potencial como asociada al resorte, no trayendo, por lo tanto, las difi cultades identifi cadas en la comprensión de la energía asociada al campo o al sistema.
La analogía establecida entre el resorte y el campo gra- vitatorio posibilitó transferir el foco de la discusión para las interacciones involucradas en los procesos de trans- formación de energía: sólo podemos hablar de energía potencial elástica cuando hay una interacción que resulta en la deformación del resorte. De manera similar, sólo podemos hablar de energía potencial gravitatoria cuando hay interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y un campo gravitatorio. En otras palabras, la analogía posibilitó una «concretización» de la interacción entre la pelota y la Tierra.
Episodio 2: El papel de las interacciones en la descrip- ción de los procesos de transformación de la energía Otro episodio interesante explicita la importancia de las interaciones en los procesos de transformación en la comprensión del concepto de energía, así como también posibilita la identifi cación de difi cultades a las que puede conducir la perspectiva local del pensamiento de sentido común en la comprensión de esos procesos.
La situación física presentada se refi ere a la pelota que se aleja levantándose hasta cierta altura con velocidad constante. Durante el análisis del problema, un profesor sugirió la representación que está en la fi gura afi rmando que la energía potencial gravitatoria que aparece asociada al sistema se debía a los pares de fuerzasP y F (como se presentan en la fi gura 5), o sea, a las fuerzas -P y -F
(podemos notar que la fuerza -F no está representada en la fi gura):
«Como el efecto de la fuerza peso es anulado por la fuerza, la energía que aparece en el sistema se debe a las otras fuerzas pares de las interacciones, es decir, a las fuerzas -P→ y -F→.»
→ →
→ →
→
El contenido esencial y el confl icto cognitivo En el pensamiento manifestado por el profesor, los traba- jos de las fuerzas F y P parecen no tener ningún papel en lo que respecta a las transformaciones de energía y a la energía potencial que aparecía en el sistema: aun recono- ciendo los pares de fuerzas involucrados en el problema, una interacción como un todo no se asocia a la posibili- dad de transformación de energía; así, cada fuerza de una interacción tendría un efecto diferente en lo que respecta a la transformación de energía. Además de eso, este varía de situación en situación aunque la naturaleza de la inte- racción sea la misma. Nuevamente constatamos la visión local orientando el análisis de los fenómenos físicos.
El propio hecho de entender que los efectos de las fuerzas F
y P de la fi gura 5 se anulaban, en lo que respecta a las transformaciones de energía, apunta en el mismo sentido de esa interpretación: el tipo de transformación de la energía –que depende de la naturaleza de la interacción–
no estaba siendo considerado, aun cuando se estuviese concibiendo el trabajo de una fuerza como medida de la cantidad de energía que había sido transformada o trans- ferida. Así, faltó la comprensión de que las cantidades transformadas debido a las interacciones representadas por F y -F y por P y -P son iguales, pero las transforma- ciones involucradas en cada interacción son diferentes y específi cas de cada una de ellas.
Esa visión local presente en el análisis de los fenómenos también se manifestó en la siguiente expresión de otro profesor:
«[...] sabemos que existe la fuerza -P actuando en la Tie- rra. Aunque esa fuerza no tenga un efecto muy explícito en virtud de que la masa de la Tierra es muy grande, hay un pequeño desplazamiento, aunque infi nitesimal, de la Tierra en dirección a la pelota –es decir, ésta gana velo- cidad subiendo un poquito. ¿No sería, entonces, la fuerza -P la responsable de la energía potencial que aparece?»
Por lo tanto, por no asociar interacciones a las transformacio- nes de energía, se perjudicó la interpretación de los procesos de transformación de energía y la comprensión del propio
concepto. Ese modo de pensar revela también la ausencia de referenciales para localizar los cuerpos involucrados.
Ahora, al imaginarnos la pelota subiendo y perdiendo velocidad, analizamos el comportamiento de la pelota –desplazamiento, velocidad, etc.– con relación a la Tierra. Si se describe el comportamiento de la veloci- dad respecto de la Tierra, lo mismo vale para la energía cinética. Así, no tiene sentido, en el análisis de la trans- formación de energía, considerar la Tierra subiendo un poco, lo que interesa es el alejamiento o acercamiento Tierra-pelota, que ya se considera cuando se analiza el comportamiento de la pelota con respecto de la Tierra.
Luego, si el referencial es la Tierra, sólo la pelota ten- drá energía cinética y, por lo tanto, sólo esa energía se estaría transformando en energía potencial, en virtud de la interacción gravitacional (está claro que no que- remos presentar aquí la cuestión de las posibles altera- ciones del campo cuando se considera el movimiento de la Tierra).
Al hacer su análisis, el profesor consideró cada cuerpo (Tierra y pelota) por separado, concibiendo sus velo- cidades y energías cinéticas de forma absoluta, como propiedades intrínsecas de esos cuerpos y referidas a un referencial absoluto –lo cual trajo difi cultades en la inter- pretación de los procesos de transformación de energía.
CONSECUENCIAS PARA EL TRABAJO EN EL AULA
Analizando las diferentes situaciones de aprendizaje y la confrontación entre modos diferentes de pensar aquí ex- puestos, podemos encontrar, en la propia enseñanza escolar, alguna fuente de las difi cultades. En cuanto al primer epi- sodio, si el concepto de peso fuese tratado como una fuerza de interacción gravitatoria no sólo en el estudio de la gra- vitación universal, sino también de la física en general, se propiciaría la visión de sistema. La fuerza gravitatoria abor- dada como GMm/d² tal vez atenuaría la idea de peso como propiedad intrínseca de un cuerpo y favorecería la idea de una cantidad que depende de las masas de los cuerpos de un sistema y representa la intensidad de la interacción entre ellos. Desde esta perspectiva, la defi nición de energía potencial gravitatoria Ph o mgh se haría con otros ojos, partiendo del peso como GMm/d² o de la «aceleración de la gravedad» (o inclusive intensidad del campo gravitatorio) como GM/d². Así, la idea de interacción, tan fundamental en los procesos de transformación de la energía y, por lo tanto, para la construcción epistemológicamente signifi cati- va de ese concepto, sería enfatizada, constituyendo el foco conceptual en el desarrollo de la mecánica en la enseñanza media y fundamental.
En cuanto al segundo y último episodio, sabemos que las energías cinética y potencial dependen de sistemas de referencia. Ese aspecto, poco explorado en la enseñanza de la física en el nivel medio, se muestra importante y esencial en la conceptualización científi ca y, si se enfati- za, podrá constituirse en el desafío al pensamiento local, material y causal, propio del sentido común –pensamien-
Figura 5
P→ F→
-P→
→ →
→
→
→ → → →
→
→
to ése que, siendo opuesto a las perspectivas científi cas, acarrea difi cultades en el aprendizaje signifi cativo y ade- cuado, en especial, del concepto de energía. Como afi r- ma Feynman (1989, p. 89), al referirse a los principios de conservación de la física: «La conservación de la energía es un poco más difícil, porque [...] tenemos un número que no varía con el tiempo y no se refi ere a ningún objeto en particular» (la cursiva es nuestra).
Estos puntos son ejemplos de confl ictos entre las ideas científi cas y las de sentido común. Éstos, al no ser cono- cidos y no recibir, en la escuela, un tratamiento adecuado, terminan siendo más una realimentación de concepciones no científi cas que una oportunidad para la explicitación y la construcción del conocimiento deseable.
CONSIDERACIONES FINALES: POSIBILIDA- DES DE INVESTIGACIONES FUTURAS
Este trabajo es una refl exión fundamentada a partir de los resultados de la investigación sobre las concepciones de los estudiantes y los obtenidos en el curso de perfeccio- namiento de profesores. Somos conscientes, por supues- to, de la distancia que existe entre la ciencia del profesor y la del alumno. Con todo, creemos que el trabajo con los profesores permite, en virtud de su compromiso y de su capacidad de refl exionar con mayor profundidad sobre
los fenómenos físicos, localizar posibles difi cultades de aprendizaje ocasionadas por las diferencias, exploradas en este artículo, entre el pensamiento científi co y el pen- samiento de sentido común.
Según lo vemos nosotros, la secuencia de actividades propuestas para discusión en el curso de los profesores revelaron el potencial de las estrategias utilizadas en la construcción del concepto de energía, con foco en la con- servación que ocurre en los procesos de transformación.
De hecho, la secuencia caracterizada por la emergencia de un confl icto conceptual, posibilitada por el cuestiona- miento del trabajo resultante sobre la pelota, seguida de la analogía establecida entre dos cuerpos que se atraen gravitacionalmente y aquéllos cuya interacción se da por medio de un resorte, se mostró muy útil para el proceso de construcción del concepto de energía potencial gravita- toria y de su relación con los conceptos físicos de fuerza y campo. Está claro que el éxito de la estrategia se dio en un contexto diferente del de la clase; no obstante, las discusiones posibilitadas por las actividades propuestas pueden contribuir a la comprensión de la energía asociada al campo y no como una propiedad del cuerpo. Un próxi- mo paso sería realizar una investigación didáctica capaz de evaluar avances en la capacidad de los estudiantes para analizar procesos de tranformación de energía a partir de las interacciones involucradas en los sistemas físicos y no como propiedades intrínsecas de los cuerpos.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[Artículo recibido en mayo de 2002 y aceptado en junio de 2003]
